Розроблено новий нанолазер, що функціонує при кімнатній температурі

Група дослідників з США розробила новий нанолазер, що функціонує при кімнатній температурі. В основі пристрою – масиви металевих наночастинок, оточені підсилює середовищем, що складається з органічних молекул, порушуваних за допомогою світла. Описаний пристрій, яке працює за рахунок нового типу фотон-плазмонного збудження, отримало назву «плазмонной решітки». На думку вчених, у майбутньому воно допоможе розвитку наступного покоління інформаційних технологій, в яких фотони, а не електрони, стануть основними компонентами обчислювальних схем.

Вже найближчим часом зменшення розміру фотонних та електронних компонент буде мати вирішальне значення для широкого кола технологічних напрямків, від надшвидкісний обробки даних, до методик їх надщільного зберігання.

Серед всієї безлічі пристроїв досить затребувані когерентні нанорозмірні джерела світла, такі як лазери.

Їх досить малі розміри дозволяють справлятися з обмеженнями дифракційного межі світла, відкриваючи перед інженерами нові перспективи. Не дивно, що в напрямку розробки таких пристроїв працює безліч наукових груп по всьому світу. Не так давно про принципово нові результати повідомила група з США.

Рис. 1. Порівняння параметрів випромінювання наночастинок в «звичайному» стані й створеної вченими структурі.

Новий лазер, розроблений групою вчених з Northwestern University, складається з наночастинок золота та срібла, які забезпечують підтримання локалізованих оптичних полів, що простягаються на відстань порядку десятків нанометрів від їх поверхні.

Коли ці наночастинки формують двовимірний масив, вони можуть взаємодіяти один з одним, в результаті чого утворюється новий тип квазічастинок – фотон-плазмонів – формують так звану плазмонную ґрати (плазмоны – це колективні коливання електронів на поверхні металу). У запропонованій вченими конструкції нанолазер масиви наноточек оточені підсилює середовищем, що складається з поліуретанового полімеру, легованого молекулами барвника.

При певних фотонних станах, плазмонная решітка демонструє коливання, які можуть бути посилені за рахунок оптичного збудження та передачі енергії (через механізм зворотного зв’язку) від молекул барвника для генерації когерентного лазерного випромінювання.

Вчені відзначають, що,

на відміну від безлічі створюваних досі плазмонных лазерів, їх пристрій відрізняється масою переваг, зокрема, вузькою спрямованістю світлового пучка.

Як вони вважають, опублікована ними в журналі Nature Nanotechnology робота є важливим мостом між нанофотоникой і оптикою. За рахунок своїх розмірних переваг, а також швидкої реакції на зовнішні впливи, створене ними пристрій може знайти широке застосування в високошвидкісних інтегрованих оптичних обчисленнях, нанорозмірної спектроскопії, а також інструментах надщільного зберігання даних.

В майбутньому команда планує продовжити роботу над удосконаленням механізму генерації світла. У віддаленій перспективі вчені планують перейти від двовимірних структур з наночастинок до тривимірним. Крім того, вони зацікавлені в тому, щоб змінити схему, внісши в неї напівпровідникові матеріали, щоб мати можливість передавати збудження не тільки за допомогою світла, але і за допомогою електрики.

Своєю публікацією група сподівається залучити до співпраці фахівців з області фотоніки і лазерів, які займаються розробкою нанорозмірних компонент для оптичних схем, щоб спільними зусиллями будувати нові пристрої для обробки інформації.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *